3月8日研究人员为电动汽车和航天器设计带电动力服

就像漫威漫画的黑豹所穿的充电动力套装一样，UCF研究人员拥有先进的NASA技术，为电动汽车开发了一种动力套装，这种动力套装与钢一样坚固，比铝更轻，有助于提高车辆的动力容量。

该套装由层状碳复合材料制成，由于其纳米级的独特设计，可作为一种储能超级电容器-电池混合装置。

这一发展最近出现在Small杂志的封面故事中，并且可以应用于一系列需要轻量级电源的技术，从电动汽车到航天器、飞机、无人机、便携式设备和可穿戴技术。

“我们的想法是使用身体外壳来储存能量，以补充储存在电池中的能量，”该研究的合著者、UCF纳米科学技术中心和材料科学与工程系的教授、团队负责人JayanThomas说。

“优点是这种复合材料可以减轻汽车的重量并增加每次充电的里程，”他说。“它和钢铁一样坚固，甚至比钢铁还要坚固，但要轻得多。”

这种材料在用作车身外壳时，可以将电动汽车的续航里程增加25%，这意味着每辆充电汽车可以行驶200英里，从而可以额外行驶50英里并减轻其整体重量。

作为超级电容器，它还可以提高电动汽车的动力，使其在3秒内从零加速到60英里/小时所需的额外推动力。

研究合著者、宇航局肯尼迪航天中心研究与开发高级首席研究员卢克·罗伯森说：“随着技术在其就绪水平上的进步，这一应用程序以及许多其他应用程序有一天可能会出现。”

这些材料可以用作立方体卫星的框架、外星栖息地的结构，甚至可以用作未来眼镜的一部分，例如混合现实和虚拟现实耳机。

“经济中以及未来的太空探索有很多潜在的注入点，”罗伯森说。“在我看来，这是技术准备水平的巨大进步，可以让我们到达我们需要为NASA任务注入的地方。”

托马斯说，在汽车上，超级电容器复合材料将通过充电(如电池)以及汽车刹车时获得电力。

“它的充放电循环寿命是电动汽车电池的10倍，”他说。

他说，使用的材料也是无毒和不易燃的，这对于发生事故时的乘客安全非常重要。

“与过去存在有毒物质、易燃有机电解质、低生命周期或性能差等问题的方法相比，这是一个巨大的进步，”Thomas说。

由于其使用多层碳纤维的独特设计，该材料具有显着的冲击和弯曲强度，对于承受汽车碰撞至关重要，并且具有显着的拉伸强度。

为了构建这种材料，研究人员制造了带正电和带负电的碳纤维层，当它们以交替模式堆叠和连接时，形成了一种强大的储能复合材料。

附着在碳纤维层上的纳米级石墨烯片可提高电荷存储能力，而沉积在附着电极上的金属氧化物可提高电压并提供更高的能量密度。托马斯说，这为超级电容器-电池混合动力车提供了前所未有的储能能力和充电生命周期。

该研究的主要作者、Thomas实验室的博士生DeepakPandey致力于复合材料的成型、成型和优化，以及开发将金属氧化物添加到碳石墨烯带的方法。

该研究的合著者、Thomas实验室的博士生KowsikSambathKumar开发了一种在碳纤维电极上垂直排列纳米级石墨烯的方法。

Kumar说，这种超级电容器复合材料最重要的发展之一是重量轻。

“现在在电动汽车中，电池占重量的30%到40%，”他说。“使用这种储能复合材料，我们可以在不增加电池重量的情况下增加行驶里程，进一步减轻车辆重量，同时保持较高的拉伸、弯曲和冲击强度。每当你减轻重量时，你就可以增加续航里程，所以这具有巨大的意义。”在电动汽车和航空领域的应用。”

Pandey同意并强调它对太空领域的有用性。

“用这种复合材料制造立方卫星将使卫星重量更轻，并有助于消除笨重的电池组，”他说。“这可以为每次发射节省数千美元。此外，通过拆除大电池获得的自由体积可以帮助装入更多传感器和测试设备，增加卫星的功能，”潘迪说。“超级电容器-电池混合行为是立方体卫星的理想选择，因为当卫星绕地球的太阳能照明侧运行时，它可以在几分钟内充电。

Roberson表示，该技术目前处于5级技术准备水平，这意味着它已经在相关环境中进行了测试，然后才开始在真实环境中进行测试，例如在太空飞行中进行测试，这将是6级测试。

他说，要通过最后一级测试，即九级并进入商业环境，将需要进一步开发和测试，重点放在商业应用程序上。